CN113548520A - 一种卷材边部自适应控制方法及系统 - Google Patents

一种卷材边部自适应控制方法及系统 Download PDF

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CN113548520A CN202110737877.9A CN202110737877A CN113548520A CN 113548520 A CN113548520 A CN 113548520A CN 202110737877 A CN202110737877 A CN 202110737877A CN 113548520 A CN113548520 A CN 113548520A
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张健民
丁茹
赵雪松
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Abstract

本发明公开了一种卷材边部自适应控制方法及系统，利用侧导板以带卷边部位置基准值向内关闭，并且在其受到的实际带卷阻力值达到所述带卷边部位置基准值，改为控制侧导板的两边以带卷中心线移动。可见，本发明实施例以带卷为基准调整，依据自学习实现卷材边部的快速定位调节。故能够有效防止卷材跑偏的问题。另外，由于摒弃了强迫推挤卷材靠近轧制中心线的方式，而是利用调整侧导板的方式来防止卷材跑偏，能够有效防止卷材边受损，保证卷材的产品质量。

Description

一种卷材边部自适应控制方法及系统
技术领域
本申请涉及冶金技术领域，尤其涉及一种卷材边部自适应控制方法及系统。
背景技术
金属材料的卷取工序一般是材料控轧控冷过程后，交付使用前的最后工序。因此其控制精度是产品成品质量和产线生产能力的重要影响因素。卷取设备前侧导板是卷取区域设备的重要组成部分，位于层流冷却装置之后，夹送辊之前，输出辊道之上。其主要作用是夹持带卷对准轧制中心线，引导带卷顺利进入卷取机，并提供一定的后张力。侧导板的功能投入和精度保持对热轧板卷的卷形质量有着直接的影响，其不良的工作状况可能会导致塔形、起套、出边、卷层错动及破边等卷形质量问题。
同时，影响卷材中心线的因素很多，如精轧板形、层流冷却的均匀性等，导致卷材跑偏带有很大的随机性。故如何防止卷材跑偏是亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种卷材边部自适应控制方法及系统，以解决或者部分解决卷材跑偏的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种卷材边部自适应控制方法，所述方法包括：
跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度；
若所述实时长度大于预设长度阈值时，计算带卷边部位置基准值，并控制侧导板以所述带卷边部位置基准值向内关闭；
判断所述侧导板在关闭过程中受到的实际带卷阻力值是否达到所述带卷边部位置基准值；
若是，则控制所述侧导板的两边以带卷中心线移动；
测量所述侧导板的两边以带卷中心线移动过程中，计算所述侧导板到所述带卷中心线的距离，并判断所述侧导板到所述带卷中心线的距离是否满足预设距离阈值；
若是，则控制所述侧导板保持当前状态。
优选的，所述跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度之前，所述方法还包括：
以设备中心线为基准，计算卷取前所述侧导板的开口度；其中，所述侧导板的开口度为：
Figure BDA0003140488500000021
其中，ONS0、ODS0分别为侧导板操作测、传动侧相对于设备中心线的距离；B为卷材卷取前宽度；β为卷取前所述侧导板的开口修正系数。
优选的，所述跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度，具体包括：
通过公式
Figure BDA0003140488500000022
跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度；其中，L表示带卷出精轧末机架后的实时长度；Vt表示精轧末架抛钢速度；t0表示精轧末架抛钢开始时刻；ta表示带卷到达卷取机的时刻。
优选的，所述计算带卷边部位置基准值，具体包括：
根据公式Fref＝k×(ah2+bh+c)×kt×ky×km计算所述带卷边部位置基准值；其中，Fref表示所述带卷边部位置基准值，KN；h为卷材厚度，mm；K为修正系数；kt为卷材温度修正系数；ky为卷材强度修正系数；km为人工设定修正系数；a,b,c,为卷材厚度修正系数。
优选的，所述判断所述侧导板在关闭过程中受到的实际带卷阻力值是否达到所述带卷边部位置基准值，具体包括：
通过公式Fact＜Fref+ε判断所述实际带卷阻力值是否达到所述带卷边部位置基准值；其中，Fact为所述实际带卷阻力值，Fref表示所述带卷边部位置基准值，ε表示修正值。
优选的，所述计算所述侧导板到所述带卷中心线的距离，具体包括：
通过公式ONS1＝ODS1＝X+0.5计算所述侧导板到所述带卷中心线的距离；其中ONS1、ODS1为寻边完成后，侧导板操作侧、传动侧分别距离带卷中心线的距离；X为带卷寻变计算位置。
优选的，所述判断所述侧导板到所述带卷中心线的距离是否满足预设距离阈值之后，所述方法还包括：
若否，则由侧导板控制转入压力控制，控制卷筒、助卷辊对齐。
优选的，所述方法还包括：
自学习所述侧导板的开口修正系数更新值，并利用所述开口修正系数更新值将卷取前所述侧导板的开口修正系数更新为下次卷取时所述侧导板的开口修正系数。
优选的，所述自学习所述侧导板的开口修正系数，具体包括：
利用公式βnew＝β+(βact-β)×α自学习所述侧导板的开口修正系数更新值；其中，βnew为所述侧导板的开口修正系数更新值，β为卷取前所述侧导板的开口修正系数，βact为实际修正系数，α为遗传感度值。
本发明还公开了一种卷材边部自适应控制系统，所述系统包括：
卷材位置检测模块，用于跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度；
带卷寻边计算模块，用于若所述实时长度大于预设长度阈值时，计算带卷边部位置基准值；
侧导板控制模块，用于控制侧导板以所述带卷边部位置基准值向内关闭；
判断模块，用于判断所述侧导板在关闭过程中受到的实际带卷阻力值是否达到所述带卷边部位置基准值；
所述侧导板控制模块，还用于若是，则控制所述侧导板的两边以带卷中心线移动；
计算模块，用于测量所述侧导板的两边以带卷中心线移动过程中，计算所述侧导板到所述带卷中心线的距离；
所述判断模块，具体用于判断所述侧导板到所述带卷中心线的距离是否满足预设距离阈值；
控制模块，用于若是，则控制所述侧导板保持当前状态。
通过本发明的一个或者多个技术方案，本发明具有以下有益效果或者优点：
为了解决卷材跑偏的问题，本发明公开了一种卷材边部自适应控制方法及系统，利用侧导板以带卷边部位置基准值向内关闭，并且在其受到的实际带卷阻力值达到所述带卷边部位置基准值，改为控制侧导板的两边以带卷中心线移动。可见，本发明实施例以带卷为基准调整，依据自学习实现卷材边部的快速定位调节。故能够有效防止卷材跑偏的问题。另外，由于摒弃了强迫推挤卷材靠近轧制中心线的方式，而是利用调整侧导板的方式来防止卷材跑偏，能够有效防止卷材边受损，保证卷材的产品质量。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出了根据本发明一个实施例的一种卷材边部自适应控制方法流程图；
图2示出了根据本发明一个实施例的卷取机的结构示意图；
图3示出了根据本发明一个实施例的一种卷材边部自适应控制系统示意图。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。
故申请人为了解决卷材跑偏的问题，本发明实施例公开了一种卷材边部自适应控制方法，利用侧导板以带卷边部位置基准值向内关闭，并且在其受到的实际带卷阻力值达到所述带卷边部位置基准值，改为控制侧导板的两边以带卷中心线移动。可见，本发明实施例以带卷为基准调整，依据自学习实现卷材边部的快速定位调节。故能够有效防止卷材跑偏的问题。另外，由于摒弃了强迫推挤卷材靠近轧制中心线的方式，而是利用调整侧导板的方式来防止卷材跑偏，能够有效防止卷材边受损，保证卷材的产品质量。
下面请参看图1，本发明实施例的方法包括下述步骤：
步骤101，跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度。
本实施例的卷取机的结构示意图如图2所示。其中包括了设备中心线1，带卷中心线2，卷取前辊道3，侧导板液压系统4，液压平衡系5和侧导板6。
在卷取之前进行程序初始化，数据采集量化处理，工艺设计参数初始设定完成。其后需要事先调整侧导板的开口度。在此过程中，以设备中心线为基准，计算本次卷取前所述侧导板的开口度，然后以该开口度调整侧导板的摆放位置，以保证本实施例的卷取机的侧导板位置准确，为防止卷材跑偏打好基础。
具体来说，利用公式
Figure BDA0003140488500000061
计算本次卷取前所述侧导板的开口度。其中，ONS0、ODS0分别为侧导板操作测、传动侧相对于设备中心线的距离；B为卷材本次卷取前的宽度；β为本次卷取前所述侧导板的开口修正系数。
调整完毕之后即可进行卷取操作。
在卷取的过程中，由于带卷是由精轧机的末机架出来后进行卷取，故跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度。
具体来说，通过公式
Figure BDA0003140488500000062
跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度；其中，L表示带卷出精轧末机架后的实时长度；Vt表示精轧末架抛钢速度；t0表示精轧末架抛钢开始时刻；ta表示带卷到达卷取机的时刻。
步骤102，若所述实时长度大于预设长度阈值时，计算带卷边部位置基准值，并控制侧导板以所述带卷边部位置基准值向内关闭。
其中，预设长度阈值指的是精轧机和卷取侧导板前端的相对距离。若实时长度大于预设长度阈值时，表示卷材到达了卷取机需要进行卷取，则侧导板以带卷边部位置基准值向内关闭以寻找卷材边部，以便于执行卷取过程。
而在计算带卷边部位置基准值的实施过程中，根据公式Fref＝k×(ah2+bh+c)×kt×ky×km计算所述带卷边部位置基准值。其中，Fref表示所述带卷边部位置基准值，KN；h为卷材厚度，mm；K为修正系数,(0.3-0.6)；kt为卷材温度修正系数；ky为卷材强度修正系数，(0.95-1.05)；km为人工设定修正系数，(0.75-1.25)；a,b,c,为卷材厚度修正系数。
带卷边部位置基准值的主要目的是为了在不破坏卷材边部且不影响卷材向前运动及张力辊咬入等的前提下，尽量约束卷材的侧向位置偏差。因此，侧导板以此为准关闭以寻找卷材边部，能够尽可能的避免卷材的侧向位置偏差，进而防止卷材跑偏。
步骤103，判断所述侧导板在关闭过程中受到的实际带卷阻力值是否达到所述带卷边部位置基准值。
具体来说，带卷边部位置基准值，也即侧导板边部压力基准值。侧导板向内关闭的过程中，由于受到卷材的阻力，故通过侧导板液压系统的压力传感器检测侧导板在关闭过程中受到的实际带卷阻力值，并进一步判断其是否达到所述侧导板边部压力基准值，若达到侧导板边部压力基准值时，认为侧导板寻找卷材边部的步骤完成，此时侧导板和卷材边部相对应，能够有效防止卷材跑偏。
进一步的，在判断的过程中，可以直接判断实际带卷阻力值和带卷边部位置基准值的大小。为了更为精确地进行判断，还可以设置一修正值进行修正。通过公式Fact＜Fref+ε判断所述实际带卷阻力值是否达到所述带卷边部位置基准值。其中，Fact为所述实际带卷阻力值，Fref表示所述带卷边部位置基准值，ε表示修正值。
而在寻边完成之后，执行步骤104。
步骤104，若是，则控制所述侧导板的两边以带卷中心线移动。
其中，侧导板在卷取过程中是可以活动的，故控制侧导板的两边以带卷中心线移动，能够有效防止带卷跑偏。
步骤105，测量所述侧导板的两边以带卷中心线移动过程中，计算所述侧导板到所述带卷中心线的距离，并判断所述侧导板到所述带卷中心线的距离是否满足预设距离阈值。
在具体的实施过程中，通过公式ONS1＝ODS1＝X+0.5计算所述侧导板到所述带卷中心线的距离；其中ONS1、ODS1为寻边完成后，侧导板操作侧、传动侧分别距离带卷中心线的距离；X为带卷寻变计算位置。
预设距离阈值可根据实际情况而定，在此不做限制。若满足预设距离阈值，表示侧导板和卷材的位置相适应，故执行步骤106，若是，则控制所述侧导板保持当前状态。
若否，也即：不满足预设距离阈值，则表示侧导板和卷材的位置不匹配，需要从控制卷材的方面入手，由侧导板控制转入压力控制，另外，控制卷筒、助卷辊对齐，以防卷材跑偏。
作为一种可选的实施例，本实施例在上述任一实施例的基础上，自学习所述侧导板的开口修正系数更新值，并利用所述开口修正系数更新值将本次卷取前所述侧导板的开口修正系数更新为下次卷取时所述侧导板的开口修正系数。
进一步的，利用公式βnew＝β+(βact-β)×α自学习所述侧导板的开口修正系数更新值；其中，βnew为所述侧导板的开口修正系数更新值，β为卷取前所述侧导板的开口修正系数，βact为实际修正系数，α为遗传感度值。以原遗传系数βold为基准点，按一定步长计算其在(-Δ∑O，+Δ∑O)范围类的卷取温度变化量ΔT，则遗传感度值为：
Figure BDA0003140488500000081
进一步的，在更新的过程中，可根据权重η和开口修正系数更新值对更新本次卷取前所述侧导板的开口修正系数进行更新，得到下次卷取时所述侧导板的开口修正系数。
可见，本实施例能够进行侧导板的开口修正系数的自适应学习，能够对侧导板的开口修正系数实时进行更新，以便更为适用卷取机卷取。
基于相同的发明构思，本发明实施例还公开了一种卷材边部自适应控制系统，可根据自学习实现控制系统的自动调节并快速反馈调整结果。其结构简单、运行稳定、安全可靠。参看图3，该系统包括：
卷材位置检测模块31，用于跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度；
带卷寻边计算模块32，用于若所述实时长度大于预设长度阈值时，计算带卷边部位置基准值；
侧导板控制模块33，用于控制侧导板以所述带卷边部位置基准值向内关闭；
判断模块34，用于判断所述侧导板在关闭过程中受到的实际带卷阻力值是否达到所述带卷边部位置基准值；
所述侧导板控制模块33，还用于若是，则控制所述侧导板的两边以带卷中心线移动；
计算模块35，用于测量所述侧导板的两边以带卷中心线移动过程中，计算所述侧导板到所述带卷中心线的距离；
所述判断模块34，具体用于判断所述侧导板到所述带卷中心线的距离是否满足预设距离阈值；
控制模块36，用于若是，则控制所述侧导板保持当前状态。
在具体的实施过程中，该系统包括：后计算与自适应模块、带卷中心定位控制模块、卷筒系统对齐控制模块、夹送辊控制模块、侧导板控制模块33、带卷寻边计算模块32、卷材位置检测模块31、带卷中心线偏移补偿计算模块、助卷辊系统对齐控制模块。
其中，带卷中心定位控制模块与后计算与自适应模块、带卷寻变计算模块、卷筒系统对齐控制模块、夹送辊控制模块、侧导板控制模块33连接，实现带卷中心定位控制模块、后计算与后计算与自适应模块、带卷寻变计算模块、卷筒系统对齐控制模块、夹送辊控制模块、侧导板控制模块33之间交换数据。
进一步的，在本系统的控制流程中，程序初始化，数据采集量化处理之后，带卷中心定位控制模块，用于对卷材中心进行定位控制。卷材位置检测模块31启动，跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度。其后，侧导板控制模块33、夹送辊控制模块、带卷寻边计算模块32启动。其中，夹送辊控制模块，用于控制夹送辊工作。带卷寻边计算模块32，用于计算带卷边部位置基准值，并且，侧导板控制模块33用于控制侧导板根据卷边部位置基准值向内关闭。寻边计算完成时，侧导板位置为以带卷中心为基准移动。侧导板控制转入压力控制后，保证卷材边部和尾部质量。带卷中心线偏移补偿计算模块启动，进行偏移补偿。卷筒系统对齐控制模块、助卷辊系统对齐控制模块启动，控制卷筒、助卷辊对齐。通过上述各模块的相互作用，实现卷材边部快速调节的自适应控并快速调节。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种卷材边部自适应控制方法，其特征在于，所述方法包括：
跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度；
若所述实时长度大于预设长度阈值时，计算带卷边部位置基准值，并控制侧导板以所述带卷边部位置基准值向内关闭；
判断所述侧导板在关闭过程中受到的实际带卷阻力值是否达到所述带卷边部位置基准值；
若是，则控制所述侧导板的两边以带卷中心线移动；
测量所述侧导板的两边以带卷中心线移动过程中，计算所述侧导板到所述带卷中心线的距离，并判断所述侧导板到所述带卷中心线的距离是否满足预设距离阈值；
若是，则控制所述侧导板保持当前状态。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度之前，所述方法还包括：
以设备中心线为基准，计算卷取前所述侧导板的开口度；其中，所述侧导板的开口度为：
Figure FDA0003140488490000011
其中，ONS0、ODs0分别为侧导板操作测、传动侧相对于设备中心线的距离；B为卷材卷取前宽度；β为本次卷取前所述侧导板的开口修正系数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度，具体包括：
通过公式
Figure FDA0003140488490000021
跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度；其中，L表示带卷出精轧末机架后的实时长度；Vt表示精轧末架抛钢速度；t0表示精轧末架抛钢开始时刻；ta表示带卷到达卷取机的时刻。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算带卷边部位置基准值，具体包括：
根据公式Fref＝k×(ah2+bh+c)×kt×ky×km计算所述带卷边部位置基准值；其中，Fref表示所述带卷边部位置基准值，KN；h为卷材厚度，mm；K为修正系数；kt为卷材温度修正系数；ky为卷材强度修正系数；km为人工设定修正系数；a，b，c，为卷材厚度修正系数。
5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述判断所述侧导板在关闭过程中受到的实际带卷阻力值是否达到所述带卷边部位置基准值，具体包括：
通过公式Fact＜Fref+ε判断所述实际带卷阻力值是否达到所述带卷边部位置基准值；其中，Fact为所述实际带卷阻力值，Fref表示所述带卷边部位置基准值，ε表示修正值。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算所述侧导板到所述带卷中心线的距离，具体包括：
通过公式ONS1＝ODS1＝X+0.5计算所述侧导板到所述带卷中心线的距离；其中ONS1、ODS1为寻边完成后，侧导板操作侧、传动侧分别距离带卷中心线的距离；X为带卷寻变计算位置。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断所述侧导板到所述带卷中心线的距离是否满足预设距离阈值之后，所述方法还包括：
若否，则由侧导板控制转入压力控制，控制卷筒、助卷辊对齐。
8.如权利要求2-7任一权项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
自学习所述侧导板的开口修正系数更新值，并利用所述开口修正系数更新值将卷取前所述侧导板的开口修正系数更新为下次卷取时所述侧导板的开口修正系数。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述自学习所述侧导板的开口修正系数，具体包括：
利用公式βnew＝β+(βact-β)×α自学习所述侧导板的开口修正系数更新值；其中，βnew为所述侧导板的开口修正系数更新值，β为卷取前所述侧导板的开口修正系数，βact为实际修正系数，α为遗传感度值。
10.一种卷材边部自适应控制系统，其特征在于，所述系统包括：
卷材位置检测模块，用于跟踪检测带卷出精轧末机架后的实时长度；
带卷寻边计算模块，用于若所述实时长度大于预设长度阈值时，计算带卷边部位置基准值；
侧导板控制模块，用于控制侧导板以所述带卷边部位置基准值向内关闭；
判断模块，用于判断所述侧导板在关闭过程中受到的实际带卷阻力值是否达到所述带卷边部位置基准值；
所述侧导板控制模块，还用于若是，则控制所述侧导板的两边以带卷中心线移动；
计算模块，用于测量所述侧导板的两边以带卷中心线移动过程中，计算所述侧导板到所述带卷中心线的距离；
所述判断模块，具体用于判断所述侧导板到所述带卷中心线的距离是否满足预设距离阈值；
控制模块，用于若是，则控制所述侧导板保持当前状态。
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